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１   工程概況

    蘇州一美資柔性電路板EPC總承包項目中的一個典型工藝房間，房間及工藝布局見圖1，總面積1060 m2，凈化間凈高3.0 m，建筑層高7.0 m，潔凈等級為1000級（@ 0.5 μm），溫濕度要求：（21±2）℃，（55±10）%。工藝設(shè)備較多，有大量熱排風(fēng)，無工藝冷卻水。



２    系統(tǒng)計算

２．１  工藝設(shè)備負荷計算

    本工藝設(shè)備均為電熱設(shè)備，散熱量Qs = 1000 n1 n2 n3 n4 × N

    式中：n1為同時使用系數(shù)，一般可取0.5~1.0；n2為利用系數(shù)，一般可取0.7~0.9；n3為小時平均實耗功率與設(shè)計最大功率之比，一般可取0.5；n4為

通風(fēng)保溫系數(shù)，設(shè)備無保溫有局部通風(fēng)時一般可取0.4~0.6，無保溫?zé)o局部排風(fēng)時一般可取0.8~1.0。

    根據(jù)工藝設(shè)備要求各設(shè)備散熱量見表1。


２．３  系統(tǒng)送風(fēng)量計算


２．４  系統(tǒng)計算小結(jié)

    根據(jù)上述計算，系統(tǒng)降溫送風(fēng)量77624 m3/h，凈化循環(huán)風(fēng)量177900 m3/h，最后調(diào)整總的循環(huán)風(fēng)量為180000 m3/h，新風(fēng)量50000 m3/h，送風(fēng)溫差為3.9℃。

３    設(shè)計方案描述

３．１  方案一：ＡＨＵ（空調(diào)機組）＋ ＨＥＰＡ（高效送風(fēng)口）

    主要設(shè)備為三臺60000 m3/h空調(diào)機組及112套2000 m3/h高效送風(fēng)口?？照{(diào)機組功能段：新回風(fēng)混合過濾段、表冷段、加熱段、加濕段、風(fēng)機段、中效過濾出風(fēng)段。詳見圖2。

    室外新風(fēng)與回風(fēng)混合后經(jīng)空調(diào)機組處理達到室內(nèi)溫濕度要求后，經(jīng)末端高效過濾送風(fēng)口送至潔凈室，氣流形式為頂送側(cè)下回，處理過程詳見圖3。

３．２  方案二：ＭＡＵ（新風(fēng)機組）＋ＲＡＵ（循環(huán)機組）＋ＨＥＰＡ（高效送風(fēng)口）

    主要設(shè)備為1臺50000 m3/h新風(fēng)機組，3臺60000 m3/h循環(huán)機組，112套2000 m3/h高效送風(fēng)口。新風(fēng)機組功能段：新風(fēng)過濾段、中效過濾段、預(yù)熱段、表冷段、再熱段、加濕段、風(fēng)機出風(fēng)段。循環(huán)機組功能段：新回風(fēng)混合段、表冷段、風(fēng)機段、中效過濾出風(fēng)段。詳見圖4。

    室外新風(fēng)經(jīng)新風(fēng)機組處理達到室內(nèi)濕度要求及設(shè)定送風(fēng)溫度后與回風(fēng)混合后經(jīng)循環(huán)機組處理達到室內(nèi)溫度時經(jīng)末端高效過濾送風(fēng)口送至潔凈室，氣流形式為頂送側(cè)下回，處理過程詳見圖5。



３．３  方案三：ＡＨＵ（空調(diào)機組）＋ＦＦＵ（風(fēng)機過濾單元）

    主要設(shè)備為2臺40000 m3/h空調(diào)機組及200套1200×600風(fēng)機過濾單元?？照{(diào)機組功能段：新回風(fēng)混合過濾段、表冷段、加熱段、加濕段、風(fēng)機段、中效過濾段、亞高效出風(fēng)段。詳見圖6。

    室外新風(fēng)與部分回風(fēng)混合后經(jīng)過空調(diào)機組處理達到室內(nèi)溫濕度要求后，送風(fēng)靜壓箱內(nèi)，與大量循環(huán)風(fēng)混合后經(jīng)風(fēng)機過濾單元加壓后送入潔凈室，氣流形式為頂送測下回，處理過程詳見圖7。



４    設(shè)計方案的分析與比較

４．１  空調(diào)系統(tǒng)

    根據(jù)理論計算，如前所述，三種方案所需處理的新風(fēng)量相同，凈化風(fēng)量相同，三種方案均以相同的送風(fēng)點O向室內(nèi)送風(fēng)，吸收室內(nèi)的余熱、余濕，故在不考慮風(fēng)機、FFU、風(fēng)管等溫升，三種方案的系統(tǒng)計算冷負荷相同。

    方案一所有的冷負荷均由空調(diào)機組承擔(dān)，二次回風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)理論可設(shè)計成一、二次回風(fēng)根據(jù)溫濕度要求自動調(diào)整，則完全不需要再熱量。但根據(jù)實際經(jīng)驗：一般潔凈室二次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)一、二次回風(fēng)量設(shè)計成固定值，二次回風(fēng)量調(diào)試時根據(jù)計算人為設(shè)定，則在非計算狀態(tài)，如過渡季等非計算冷負荷、送風(fēng)溫差變小時，空調(diào)機組還是需要一定的再熱量。

    方案二新風(fēng)機組承擔(dān)部分室內(nèi)冷負荷、新風(fēng)冷負荷及全部新風(fēng)濕負荷，循環(huán)機組僅承擔(dān)部分室內(nèi)顯熱負荷。新風(fēng)機組處理能力較大，表冷段一般設(shè)置成兩段，根據(jù)自控實現(xiàn)兩級盤管控制；且循環(huán)機組因為僅承擔(dān)室內(nèi)顯熱負荷，且循環(huán)風(fēng)量較大，與新風(fēng)混合后工況近似處于干工況，冷凝水較少，便于將循環(huán)機組吊頂設(shè)置，減少風(fēng)管工程量。新風(fēng)機組風(fēng)機設(shè)置變頻器，可根據(jù)工藝排風(fēng)量及壓差自動調(diào)整新風(fēng)量，便于工藝設(shè)備的分階段就位。因為循環(huán)機組近似處理干工況，故即使過渡季等非計算冷負荷、且仍需供冷的情況下，新風(fēng)機組及循環(huán)機組均無需再熱耗能。

    當(dāng)新風(fēng)量較大，在焓濕圖中存在一很小區(qū)域新風(fēng)處理到露點L1與循環(huán)機組混合后的送風(fēng)點溫度小于O，循環(huán)機組無需供冷，即此時新風(fēng)機組承擔(dān)全部的濕負荷及冷負荷時，這時新風(fēng)機組處理到L1點后需要一定的再熱量升溫至L2，這種情況一般在電子類廠房不太會出現(xiàn)，但在新風(fēng)量較大，且室內(nèi)設(shè)備負荷較小的情況下，需要注意。

    方案三是在大型高級別潔凈室項目MAU+DC+FFU的基礎(chǔ)上提出的一種適應(yīng)于一般循環(huán)風(fēng)量大而降溫風(fēng)量不大，且增設(shè)中溫冷凍水系統(tǒng)不合適的項目，該方案的特點是空調(diào)機組承擔(dān)新風(fēng)及室內(nèi)全部的冷負荷及濕負荷，而FFU則承擔(dān)大量的循環(huán)風(fēng)，F(xiàn)FU的布置靈活、潔凈度便于提高。同方案一，過渡季等非計算冷負荷、送風(fēng)溫差變小時，需要一定的再熱量。

    加濕工況，當(dāng)新風(fēng)溫度低于室內(nèi)參數(shù)對應(yīng)的露點溫度時，干蒸汽加濕為等溫加濕，理論上加濕到飽和溫度即? = 100%時，也無法達到室內(nèi)相對濕度要求，此時需要將新風(fēng)溫度加熱到該露點溫度以上，及新風(fēng)機組需要加熱到一定溫度（一般可設(shè)定15℃）。但方案一、三新風(fēng)、回風(fēng)溫度一般高于露點溫度，故可以充分利用室外新風(fēng)冷負荷。

４．２  控制說明

    根據(jù)現(xiàn)代工業(yè)的要求，潔凈廠房均采用不同的自控系統(tǒng)滿足生產(chǎn)要求，特別是空調(diào)系統(tǒng)的自動控制在潔凈廠房運行管理中顯得尤為重要，在比較不同的方案時自控系統(tǒng)的投資及運行可靠也是需要重點考慮的部分。

    方案一控制為常規(guī)的3閥控制系統(tǒng)（冷水電動調(diào)節(jié)閥、熱水電動調(diào)節(jié)閥、蒸汽電動調(diào)節(jié)閥）；濕度控制：由室內(nèi)敏感元件TB、?控制表冷器及加濕器管道上的電動調(diào)節(jié)閥及控制單元，以達到室內(nèi)相對濕度參數(shù)。溫度控制：由室內(nèi)敏感元件T控制表冷器和加熱器管道上的電動調(diào)節(jié)閥，以達到室內(nèi)溫度參數(shù)。

    方案二采用將溫濕度控制分別由循環(huán)機組、新風(fēng)機組保證的方式實現(xiàn)自動控制；濕度控制：由室內(nèi)敏感元件?控制新風(fēng)機組表冷器、加濕器管道上的電動調(diào)節(jié)閥，以達到室內(nèi)相對濕度參數(shù)。冬季新風(fēng)溫度<15℃時調(diào)節(jié)加熱器管道上的電動調(diào)節(jié)閥保證出口干球溫度為15℃。溫度控制：由室內(nèi)敏感元件T控制循環(huán)機組表冷器管道上的電動調(diào)節(jié)閥，以達到室內(nèi)溫度參數(shù)。

    方案三空調(diào)機組控制說明同方案一，F(xiàn)FU采用5擋調(diào)速，人工控制。

    三種方案系統(tǒng)設(shè)計均簡單，控制模塊成熟可靠。

４．３  凈化裝修

    凈化裝修因為對潔凈室的潔凈度至關(guān)重要，而且在潔凈室投資中占到很大的比重，空調(diào)系統(tǒng)不同方案可能對凈化裝修的要求差異很大，故方案比較時也是要重點考慮的問題，這不僅是建筑專業(yè)的要求，作為空調(diào)專業(yè)設(shè)計者也應(yīng)引起很大的重視。

    方案一、二裝修要求相同，吊頂、墻體均采用金屬壁板，設(shè)置回風(fēng)豎井雙側(cè)回風(fēng)，投資較低；方案三因為設(shè)置送風(fēng)靜壓箱，故設(shè)置雙層硬吊頂，潔凈室吊頂采用模塊式T型結(jié)構(gòu)安裝FFU，無FFU處設(shè)置盲板，此吊頂上增加一層金屬壁板吊頂，同樣設(shè)置回風(fēng)豎井雙側(cè)回風(fēng)，方案三較方案一、二壁板墻體增高1.5 m，另增加T型結(jié)構(gòu)吊頂層，所以凈化裝修初始投資較高。

４．４  投資及運行費用分析

    1）根據(jù)前述分析及比較，估算了三種方案的初始投資如表4所列。



    從表4可以看出，三種方案造價差異不大，特別是隨著現(xiàn)代生產(chǎn)工藝的提升及FFU大量應(yīng)用，F(xiàn)FU應(yīng)用電子廠房的造價也不像上個世紀那么高，而且因為這種方案的風(fēng)管工程量及保溫可以減少很多，可以有效縮短工期，更便于未來工藝調(diào)整，因而得到大量的應(yīng)用。

2）眾所周知，潔凈室的運行費用在整個項目生命周期里占據(jù)70% ~ 90%的比重，而其中空調(diào)系統(tǒng)顯得尤為突出，在故方案比較時也應(yīng)該重點考慮。

    本案例中提出的三種方案計算條件下，不考慮風(fēng)機再熱等，系統(tǒng)需要的計算制冷量相同，實際運行過程中負荷變化等導(dǎo)致的再熱量、冬季加濕加熱量等在方案比較時很難量化比較，故運行費用主要考慮不同方案中送風(fēng)機、FFU的運行能耗，并以電功率（kW）為比較參數(shù)，見表5。



    從表5可以看出，方案三因為FFU的使用大量循環(huán)風(fēng)僅經(jīng)過高效一次過濾，部分風(fēng)經(jīng)過空調(diào)機組四級（初效、中效、亞高效、高效）過濾，相對方案一、二全部循環(huán)風(fēng)經(jīng)過三級（初、中、高效），在運行能耗上表現(xiàn)突出。

５    結(jié)論

    根據(jù)前面的分析及比較，我們不難發(fā)現(xiàn)對于千級潔凈室，隨著FFU價格的降低，F(xiàn)FU與普通HEPA高效送風(fēng)口方案相比空調(diào)系統(tǒng)造價低，但綜合裝修后略高，但因其布置靈活，便于工藝調(diào)整，而且運行費用也較低，已經(jīng)越來越受到設(shè)計者及業(yè)主的青睞。

    傳統(tǒng)AHU高效風(fēng)口送風(fēng)輔助二次回風(fēng)系統(tǒng)，能夠大大的節(jié)能冷量及再熱熱量。

    MAU+RAU的空調(diào)形式在設(shè)置新風(fēng)機組變頻器后，配以工藝排風(fēng)風(fēng)機變頻，新風(fēng)量以排風(fēng)量及壓差控制有較大的優(yōu)勢，對于業(yè)主有工藝設(shè)備分階段投入的項目來說。本文所述案例就屬于這種情況。